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《基于MEMS仿生矢量水聽器的水聲定向研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2013年第32卷第6期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)15基于MEMS仿生矢量水聽器的水聲定向研究陳桂英，張國軍，劉林仙，張文棟(中北大學(xué)儀器科學(xué)與動態(tài)測試教育部重點實驗室電子測試技術(shù)重點實驗室，山西太原030051)摘要：MEMS矢量水聽器不僅可以測量聲壓信號，還可以測量質(zhì)點的振速信號，它具有與頻率無關(guān)的偶極子自然指向性。單一的矢量水聽器就能夠測量水中的聲壓和質(zhì)點振速。利用矢量水聽器的這種特性，結(jié)合波束形成原理，采用數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)，設(shè)計了基于MEMS仿生矢量水聽器的水聲定向系統(tǒng)，
2、并進行了實際測試，結(jié)果表明：該系統(tǒng)能很好地實現(xiàn)對目標(biāo)360。方位的定向功能。關(guān)鍵詞：MEMS矢量水聽器；數(shù)字信號處理；波束形成；定向中圖分類號：TB565．1文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1000-9787(2013)06-0015-03ResearchonunderwateracousticorientationbasedonMEMSbionicvectorhydrophoneCHENGui—ying，ZHANGGuo-jun，LIULin—xian，ZHANGWen-dong(KeyLaboratoryofInstrumentationScience&D
3、ynamicMeasurement，MinistryofEducation，ScienceandTechnologyonElectronicTest&MeasurementLaboratory．NorthUniversityofChina．Taiyuan030051，China)Abstract：MEMSvectorhydrophonecannotonlymeasuresoundpressuresignal，butalsoparticlevelocitysigna1．Ithasnothingtodowiththefrequencyofdipolenat
4、uraldirectivity．Singlevectorhydrophonecanmeasuresoundpressureandparticlevelocityinthewater．Usingthischaracteristics，acousticorientationsystemisdesignedbasedonMEMSbionicvectorhydrophonecombiningwithbeamformingprincipleandDSPtechnology．Resultsofactualtestsshowthatthissystemcanreal
5、izeorientationfunctionof360。directionfortarget．Keywords：MEMSvectorhydrophone；DSP；beamforming；orientation0引言主要利用波束形成原理，根據(jù)矢量水聽器的信號處理基本在水中各種能量傳播形式當(dāng)中，以聲波的傳播形式最原理，對矢量水聽器的信號經(jīng)過放大調(diào)理電路處理后，通過佳，水聲信號處理技術(shù)的發(fā)展是和數(shù)字信號處理、微電子DSP芯片進行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理并最學(xué)、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展分不開的，它們互相終在顯示器上顯示方位估計角度，從而實現(xiàn)矢量
6、水聽器的滲透、互相促進，把聲納技術(shù)的水平推向一個空前的高定向功能。度]。聲源發(fā)出的聲波，通過海洋到達水聲接收傳感器或1MEMS矢量水聽器簡介傳感器陣，水聲探測設(shè)備對傳感器或傳感器陣拾取的聲場圖1所示為MEMS矢量水聽器的仿生結(jié)構(gòu)示意圖，采信息進行處理，確定是否存在目標(biāo)和目標(biāo)的狀態(tài)參數(shù)、目標(biāo)用仿生柱體模仿側(cè)線器官的可動纖毛，力敏電阻器模仿感的種類等，這是水聲工作系統(tǒng)的全過程。覺單元，將力敏電阻器布置在敏感微結(jié)構(gòu)的4個懸臂梁上，MEMS矢量水聽器不僅可以測量聲壓信號，還可以測四梁中心的質(zhì)量塊主要用來固定仿生柱體J。當(dāng)處于聲量質(zhì)點的振速信號，而質(zhì)點的振速信號
7、方向為聲波的傳播場中的仿生柱體與其幾何中心處的水質(zhì)點同振時，根據(jù)質(zhì)方向。MEMS矢量水聽器具有與頻率無關(guān)的偶極子自然指點振速的矢量性特征，仿生柱體會朝著聲源的方向振動，從向性，它可以同步、共點測量聲壓和質(zhì)點振速的3個正交分量。利用波束形成算法原理，通過聲壓和振動速度矢量加而使布置在四懸臂梁上的力敏電阻器阻值發(fā)生變化，通過權(quán)組合進行處理，從而得到含有聲源強度信息和方位信息懸臂梁上的惠斯通電橋，將振動信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出，最的聲強矢量，提高了測量方位角的精度和信噪比。本文終實現(xiàn)對水下聲目標(biāo)的檢測和定向]。收稿日期：2012-11_25基金項目：國家“863
8、”計劃資助項目(2011AA040404)16傳感器與微系統(tǒng)第32卷：(cos0cos+sin
